Нелинейные явления в чистых сверхпроводниках в электромагнитном поле при температурах, близких к нулю

• Автор: Долинский, Юлий Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 143 c. : ил

Явление сверхпроводимости привлекает внимание исследователей как с научной, так и практической точек зрения. Квантовомеханическая природа этого явления создает широкие возможности для апробации современных физических представлений, в то время как практический интерес к этому вопросу обусловлен уникальными свойствами сверхпроводника, такими как чрезвычайно высокая проводимость, идеальный диамагнетизм, высокая степень когерентности динамики его частиц. Благодаря этим свойствам сверхпроводники находят широкое применение в различных технических системах: сильных магнитах, высокодобротных резонаторах, запоминающих устройствах, сверхточных измерительных приборах и т.д.
Одной из центральных задач теории сверхпроводимости является задача о взаимодействии сверхпроводника с переменным электромагнитным полем. Последовательное теоретическое и экспериментальное её изучение началось одновременно с созданием микроскопической теории сверхпроводимости £1 - 5Ц.
В первых работах рассматривался линейный отклик сверхпроводника на постоянное и переменное электромагнитное поле [6 - 93. При этом были выявлены весьма важные результаты.
Оказалось, что поведение сверхпроводника существенно зависит от соотношения между радиусом корреляции "куперов-ской" пары С.103 и глубиной проникновения электромагнитного поля. В зависимости от соотношения между этими параметрами связь между током и векторным потенциалом носит локальный или нелокальный характер СПЗ.
Микроскопическая теория позволила рассчитать зависимость поверхностного сопротивления и глубины проникновения поля от частоты и температуры сверхпроводника. Основные результаты теории неплохо согласовывались с экспериментальными данными [9, 12, 131.
Поскольку линейная теория применима лишь в тех случаях, когда параметры задачи гораздо меньше своих критических значений, то дальнейшие усилия были направлены на создание нелинейной теории сверхпроводимости для случая полей большой мощности и температур, близких к критическим.
В случае статического магнитного поля успех в этом направлении был достигнут довольно быстро С14 - 171, в то время как для переменного поля эта задача оказалась более сложной.
Развивая технику вычислений, предложенную в работе [181, авторы [19 - 221 исследовали возможность обобщения ’’гидродинамической” теории сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау [23! на случай нестационарных полей. Было показано [[191, что такое обобщение можно реализовать, строго говоря, лишь для случая бесщелевой сверхпроводимости, которая имеет место в сверхпроводящих сплавах с большой концентрацией парамагнитной примеси С171, в то время как для грязных сверхпроводников, но с малой концентрацией парамагнитной примеси [221, ситуация усложняется из-за появления члена, зависящего от микроскопических параметров. Это существенно усложняет вычисления. В работах [19 - 221 рассмотрен также характер разрушения сверхпроводимости мощными переменными магнитными полями. Ситуация оказывается различной в случае сверхпроводящего полупространства и массивных пластин. В первом случае сверхпроводимость сохраняется в быстропеременном поле и в случае предельно больших мощностей, в то время как в пластинах существует конечное значение амплитуды магнитного поля, при которых происходит переход в нормальное состояние.

В этих же работах исследованы динамические свойства параметра порядка для сверхпроводящих сплавов. Показано,что адиабатическая ситуация, когда значение параметра порядка определяется значением амплитуды поля в данный момент времени, имеет место лишь в области низких частот. Получены оценки верхней границы таких частот для различных систем.
Большое количество теоретических работ С24 - 293 посвящено исследованию нелинейного поведения в электромагнитном поле тонких сверхпроводящих пленок. Пространственно-однородный характер такой задачи позволяет относительно просто учесть влияние на сверхпроводимость электромагнитного поля и тем самым рассмотреть такие нелинейные явления, анализ которых в пространственно-неоднородном случае затруднителен.
До появления работы СЗОЗ исследование поведения сверхпроводника в электромагнитном поле было ограничено в основном такими задачами, в которых можно было по тем или иным причинам не учитывать явно релаксационные механизмы взаимодействия. Кинетическое уравнение для функции распределения частиц сверхпроводящей тонкой пленки, помещенной в электромагнитное поле, полученное в этой работе, существенно расширило диапазон задач, которые стало возможным рассматривать теоретически. Учитывая явно механизм электрон-фононной релаксации, автору С313 удалось дать последовательное микроскопическое объяснение явлению "стимулированной” сверхпроводимости, о котором было сообщено впервые в работе С323. При этом, в отличие от феноменологических моделей СззЗ, удалось объяснить наличие граничных частот, выделяющих область, где наблюдается явление стимулированной сверхпроводимости. В дальнейшем явлению стимулированной сверхпроводимости было

функций 1с(/г) , 1/п-) получим:
Т(п)= 2*Г П —Г42£-(кю-к2)+ -&^(к8-/<*)+
ЗУо/Ъ/з (4+К6^1-5^ У 3/3 .
^ (2.2.20)
+ ^.5~Л(/<д-кЬ / Ке(/~ 6&1К) + */]]*
Т/~. Г /с , 1/*(п.)К& Цс ,
(2.2.21)

зуз / - К5 Г - к5 ^-3^
/С = К(ъ) = /£(П)(Г/.р
Дальнейшие вычисления проводятся на основе формул (2.2.18) -(2.2.21). От переменной интегрирования /? перейдем к переменной /гб/У
?у?. 2-. «гГ^р-Д‘^< / (2>2>22)
Ниже вместо /гг/У пишем /с . Из структуры интеграла (2.2.19) нетрудно видеть, что характерная область интегрирования по параметру Л' определяется из соотношений
%0)~/, а_(К)~ / (2.2.23)
Первое из условий (2.2.23) выполняется в области к~ / Характерные значения /с ,для которых выполняется второе и третье условие (2.2.23), зависят от амплитуды поля. Предположим, что любое из условий (2.2.23) реализуется в области «»? .В этой области <9и интегрирование по лг